[01-2025] Матрица рисков изломов рельсов и снижение их количества в условиях тяжеловесного движения

[Admin]

Матрица рисков изломов рельсов и снижение их количества в условиях тяжеловесного движения

ШАНЬГИН Р.В., ОАО «Российские железные дороги», директор Проектно-конструкторского бюро по инфраструктуре


Аннотация. Рассмотрены предпосылки создания матрицы рисков изломов рельсов при эксплуатации. Приведен ряд сочетаний грузонапряженности, плана пути, осевой нагрузки, которые приводят к высокой вероятности риска излома по 99 дефекту. Разработаны предложения по снижению риска изломов.

Ключевые слова: рельс, излом, матрица, эксплуатация, тяжеловесное движение.
После ряда событий с очередными изломами рельсов при эксплуатации мы задались вопросом, а какая же статистика у нас по изломам и повреждениям рельсов по дефекту 99. Рассмотрели с коллегами из научно-отраслевого комплекса внешние факторы, способствующие появлению дефекта, и предшествующие виды ремонтов за последние 10 лет на участках с такими рельсами. Для снижения изломов в перспективных условиях тяжеловесного движения по плану НТР ОАО «РЖД» выполнено восемь работ с применением методологии оценки скорости развития дефектов рельсов. При исследовании установлены ключевые эксплуатационные параметры и внешние факторы, влияющие на вероятность излома. Проанализированы случаи нарушения безопасности движения по причине хрупких изломрв рельсов по дефекту 99 на Забайкальской дороге в 2019—2023 г/. Экспериментально определены и изучены боковые и вертикальные силы, воздействующие на путь при эксплуатации многосекционных локомотивов, поездов повышенного веса и длины при движении с рекуперативным торможением, в зоне сварных стыков с предельными или запредельными смятием и микропросадками. В результате получили 20 % изломов рельсов с дефектом 99 от общего количества по сети. Это достаточно большая цифра. В итоге мы пришли к мнению, что на данный инцидент влияет не один какой-то фактор, а их сочетание. Таким образом возникли предпосылки для создания матрицы рисков изломов рельсов (см. рисунок).
Проанализирован ряд сочетаний факторов с такими критериями, как грузонапряженность, план пути, осевая нагрузка. Всего был рассмотрен 31 критерий и 7 факторов.
В результате получено 24 зоны высокого риска (отмечены красным цветом на матрице). По статистике сейчас таких участков по главному ходу сети 65 км.

Если мы посмотрим на табл. 1 и 2 и проработаем один из критериев по факторам, то поймем, что некоторые факторы нельзя исключить. Например, температуру воздуха, план или профиль линии. Таким образом, мы имеем 65 км с сочетаниями неблагоприятных факторов.
Для снижения риска изломов предлагается следующее:

• 1) ПКБ И, АО «ВНИИЖТ» доработать перспективную матрицу рисков, влияющих на изломы по всем видам дефектов;
• 2) ПКБ И совместно с АО «ВНИИЖТ» и АО «ВНИКТИ» определить и нормировать продольные и поперечные силы, возникающие в железнодорожном пути на участках работы многосекционных локомотивов в режиме электродинамического (рекуперативного) торможения и максимальной тяги в условиях сложного продольного профиля;
• 3) ПКБ И, АО «ВНИИЖТ», АО «ВНИКТИ» разработать комплекс мероприятий на основе анализа влияния факторов на риски возникновения изломов рельсов с учетом воздействия подвижного состава;
• 4) ПКБ И установить порядок использования матрицы при мониторинге состояния пути, назначении работ текущего содержания, оценке мероприятий по повышению прочностных характеристик рельсов для производителей и эксплуатантов рельсовой продукции (АО «ЕВРАЗ ЗСМК», ЦДИ и др.).

Затем мы проанализировали проделанную работу и установили, что на данный момент в матрице приведены не все эксплуатационные и внешние факторы, а также не хватает технологических, которые касаются технологии производства самого продукта, например, рельса.

Матрицу, представленную на рисунке, необходимо будет расширить, добавив факторы и критерии, вес и доля которых должны быть определены. Для этого исследования необходимо объединить усилия научного комплекса, компетентного в данных вопросах. Центральной дирекцией инфраструктуры сформировано поручение по началу этой работы.
На данный момент мы распределили усилия для решения функциональных задач с ВНИИЖТом и ВНИКТИ. В результате получим матрицу, которая позволит оценить вероятность появления дефектов рельсов с учетом различных условий. В конце этой работы будут подготовлены в том числе требования для автоматизации процесса аналитики. Следует понимать, что к факторам еще относится подвижной состав, так как на линию выходят магистральные тепловозы и электровозы с другими силовыми нагрузками. Принципиальная схема работы матрицы — это анализ с помощью автоматизированных систем.
Разработка дальнейших мероприятий выполняется на основе анализа тех же 65 км. Требуется либо откорректировать систему с учетом непредвиденных колебаний нагрузки, либо уменьшить величину воздействия по одному из параметров, чтобы снизить риск с высокого уровня до приемлемого. Соответственно необходимо обеспечить контроль принятых мер. Получается достаточно объективный механизм для того, чтобы решать насущные задачи.

Перспектива этой работы очевидна. Она заключается в том, что сейчас мы анализируем факторы и воздействия на основной элемент, а дальше при отработке данного алгоритма будет возможность по всему пути оценивать сочетание различных факторов на возникновение риска излома рельсов.

[топ]Список источников

1. Инструкция «Дефекты рельсов. Классификация, каталог и параметры дефектных и остродефектных рельсов»: утв. Распоряжением ОАО «РЖД» от 23.10.2014 № 2499/р.
2. Определение допустимых скоростей движения грузовых поездов при отрицательных температурах окружающей среды от минус 30 °C до минус 60 °C: отчет о НИР / ВНИИЖТ; науч. рук. БорцА.И. М., 2019. № 5.362.
3. Проведение испытаний дефектного рельса марки Р65 с раскрытием излома до 1 см под циклической нагрузкой для определения его остаточной прочности: отчет о НИР / ВНИИЖТ; науч. рук. Заграничек К.Л. М., 2024. № 12.214.
4. Разработка порядка эксплуатации рельсов, пропустивших сверхнормативный тоннаж, критерии их эксплуатации: отчет о НИР / ВНИИЖТ; науч. рук. Заграничек К.Л. М., 2023. № 4.221.
5. Разработка технических требований к рельсам для их применения в особо тяжелых условиях эксплуатации на дорогах Восточного полигона на основе технологии дифференцированного термического упрочнения с отдельного нагрева: отчет о НИР / ВНИИЖТ; науч. рук. Заграничек К.Л. М., 2020. № 7.416.
6. Исследование дифференцированно термоупрочненных рельсов с определением влияния качества рельсов и условий работы на их повреждаемость и интенсивность образования и развития дефектов при эксплуатации с расчетом ресурса по видам дефектов и внесением изменений в нормативную и техническую документацию: отчет о НИР / ВНИИЖТ; науч. рук. Хвостик М.Ю. М., 2018. № 5.364.